Im Bereich der spanenden Fertigung steigen die Anforderungen an Qualität und Produktivität kontinuierlich an. Diese können mit klassischen Methoden der Prozessverbesserung kaum effizient erfüllt werden. Die Ergebnisse aktueller Forschungsprojekte der TU Dresden (TUD) zeigen Möglichkeiten auf, wie Prozessoptimierung mit Hilfe von Prozessdaten in Zusammenarbeit mit Simulationsmodellen funktionieren kann. Für eine industrielle Umsetzung ist jedoch ein reibungsloses Zusammenspiel von Datenerfassung aus Maschine und Prozess, Datenmanagement und Simulationsmodellen notwendig.
Mithilfe der Partner TOS aus dem Maschinenbau und Symate aus der IT soll ein Demonstrator entwickelt und in die industrielle Bearbeitung eingeführt werden. Der Demonstrator zeigt das Zusammenspiel von Datenerfassung aus Maschine und Prozess, Datenmanagement und Simulationsmodellen zu einem cyberphysischen Produktionssystem (CPPS).
Eine wichtige Herausforderung bei der Umsetzung des sogenannten Milling CPPS ist die Echtzeitverarbeitung von Big Data durch leistungsfähige Schnittstellentreiber im Modul Detact Connect. Die nächste Herausforderung ist die Umwandlung von Zeit- und Prozessdaten in die geometrische Referenz des Fräsfortschritts am Werkstück. Nicht zuletzt ist die Integration von Fräsprozess-Simulationsmodellen in die Prozesssteuerung anspruchsvoll. Die IoT-Plattform Detact aus dem Hause Symate soll diese lösen.
Die Abbildung stellt einen Überblick über die Struktur des Demonstrators "Milling CPPS" und die geplanten Projektphasen dar. Der Ansatz ist, die innovativen Teillösungen in einen CPPS-Demonstrator zu integrieren: a) "Fräsmaschine" zur Generierung der Maschinendaten, b) die Schnittstellen zur Maschinensteuerung zur Erfassung der Fräsdaten, c) die IoT-Plattform Detact mit den notwendigen APPs zur Analytik und Visualisierung und mit den Schnittstellen zu: d) "milling digital twin" zur Auswertung des Fräsprozesses und zur simulationsbasierten Vorhersage, e) Modul "AI-based control". Während die TUD die Arbeiten an der Fräsmaschine durchführt (Installation, Tests, Simulationsmodell), laufen die Entwicklungen auf der IOT-Plattform über Symate. TOS bietet die Übertragung des Testaufbaus auf eine Maschine mit Produktionshintergrund an.
Als Ergebnis liegt ein Demonstrator des Frässimulationsmodells vor, der die Qualität des gefrästen Teils vorhersagen kann. Das Bearbeitungssimulationsmodell berechnet und visualisiert die Prozessgrößen ortsdiskret. Erstmals wird es möglich sein, Live-Daten im Bearbeitungssimulationsmodell zu verarbeiten und so einen aktiven digitalen Zwilling aufzubauen. Als weiteres Ergebnis entsteht die IOT-Plattform Detact als Integrationsplattform für Echtzeitanwendungen. Die IOT-Plattform Detact verfügt über umfangreiche Algorithmen zur Datenanalyse und KI. Diese Fähigkeiten werden genutzt, um Technologiewissen für das Fräsen zu berechnen.
Für weitere Informationen zum Forschungsprojekt „Milling CPPS“ schauen Sie gern auf der Website www.iwm.info vorbei oder wenden Sie sich an Herrn Dipl.-Ing. Frank Arnold, Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerungen, unter der Telefonnummer +49 351 463-39049 oder per E-Mail an Frank.Arnold@tu-dresden.de.
